數(shù)字電路基礎(chǔ)課件(重慶工商大學(xué)版)CH07

1、7存儲器、復(fù)雜可編程器件存儲器、復(fù)雜可編程器件 和現(xiàn)場可編程門陣列和現(xiàn)場可編程門陣列 7.1 只讀存儲器只讀存儲器 7.2 隨機(jī)存取存儲器隨機(jī)存取存儲器 7.3 復(fù)雜可編程邏輯器件復(fù)雜可編程邏輯器件 教學(xué)基本要求：教學(xué)基本要求： 掌握半導(dǎo)體存儲器字、位、存儲容量、地址等掌握半導(dǎo)體存儲器字、位、存儲容量、地址等 基本概念。基本概念。 了解了解RAM、ROM的工作原理。的工作原理。 了解存儲器的存儲單元的組成及工作原理。了解存儲器的存儲單元的組成及工作原理。 概概 述述 半導(dǎo)體存貯器半導(dǎo)體存貯器能存放大量二值信息的半導(dǎo)體器件。能存放大量二值信息的半導(dǎo)體器件。 可編程邏輯器件是一種通用器件，其邏輯功

2、能是由用戶可編程邏輯器件是一種通用器件，其邏輯功能是由用戶 通過對器件的編程來設(shè)定的。它具有集成度高、結(jié)構(gòu)靈通過對器件的編程來設(shè)定的。它具有集成度高、結(jié)構(gòu)靈 活、處理速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)?；睢⑻幚硭俣瓤?、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 存儲器的主要性能指標(biāo)存儲器的主要性能指標(biāo) 存儲數(shù)據(jù)量大存儲數(shù)據(jù)量大存儲容量大存儲容量大 存儲器存儲器 RAM (Random-Access Memory) ROM (Read-Only Memory) RAM(隨機(jī)存取存儲器隨機(jī)存取存儲器): 在運(yùn)行狀態(tài)可以隨時(shí)進(jìn)行讀或?qū)懖僮?。在運(yùn)行狀態(tài)可以隨時(shí)進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌?存儲的數(shù)據(jù)必須有電源供應(yīng)才能保存存儲的數(shù)據(jù)必須有電源供應(yīng)才能保

3、存, 一旦掉電一旦掉電, 數(shù)據(jù)全部丟失。數(shù)據(jù)全部丟失。 ROM(只讀存儲器只讀存儲器)：在正常工作狀態(tài)只能讀出信息。：在正常工作狀態(tài)只能讀出信息。 斷電后信息不會丟失，常用于存放固定信息（如程序、常數(shù)等）。斷電后信息不會丟失，常用于存放固定信息（如程序、常數(shù)等）。 固定固定ROM 可編程可編程ROM PROM EPROM E2PROM SRAM(Static RAM)：靜態(tài)：靜態(tài)RAM DRAM (Dynamic RAM)：動態(tài)動態(tài)RAM 幾個(gè)基本概念：幾個(gè)基本概念： 存儲容量（存儲容量（M)：存儲二值信息的總量。：存儲二值信息的總量。 字?jǐn)?shù)：字的總量。字?jǐn)?shù)：字的總量。 字長（位數(shù)）：表示一個(gè)

4、信息多位二進(jìn)制碼稱為一個(gè)字，字長（位數(shù)）：表示一個(gè)信息多位二進(jìn)制碼稱為一個(gè)字， 字的位數(shù)稱為字長。字的位數(shù)稱為字長。 存儲容量（存儲容量（M)M)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)位數(shù)位數(shù)=2=2n n 位數(shù)位數(shù) 地址：每個(gè)字的編號。地址：每個(gè)字的編號。 字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)=2n （n為存儲器外部地址線的線數(shù)）為存儲器外部地址線的線數(shù)） 存儲容量（存儲容量（M)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)位數(shù)位數(shù) Y0 Y1 Y7 A4 X1 X31 X0 列列 地地 址址 譯譯 碼碼 器器 行行 地地 址址 譯譯 碼碼 器器 A5 A3 A2 A1 A0 A6 A7 7.1 只讀存儲器只讀存儲器 7.1 .1 ROM的的 定義與基本結(jié)構(gòu)定義與基本結(jié)構(gòu) 7.1.2

5、 兩維譯碼兩維譯碼 7.1.3 可編程可編程ROM 7.1.4 集成電路集成電路ROM 7.1.5 ROM的應(yīng)用舉例的應(yīng)用舉例 只讀存儲器，工作時(shí)內(nèi)容只能讀出，不能隨時(shí)寫入，所只讀存儲器，工作時(shí)內(nèi)容只能讀出，不能隨時(shí)寫入，所 以稱為只讀存儲器。以稱為只讀存儲器。(Read-Only Memory) ROM的分類的分類 按寫入情況劃分按寫入情況劃分 固定固定ROM 可編程可編程ROM PROM EPROM E2PROM 按存貯單元中按存貯單元中 器件劃分器件劃分 二極管二極管ROM 三極管三極管ROM MOS管管ROM 7.1 .1 ROM的的 定義與基本結(jié)構(gòu)定義與基本結(jié)構(gòu) 存儲矩陣存儲矩陣 地

6、址譯碼器 地址譯碼器 地址輸?shù)刂份?入入 7.1.1 ROM的定義與基本結(jié)構(gòu)的定義與基本結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 控制信號輸入控制信號輸入輸出控制電路輸出控制電路 地址譯碼器地址譯碼器 存儲矩陣存儲矩陣 輸出控制電路輸出控制電路 1）ROM（二極管（二極管PROM）結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 D3 D2 D1 D0 +5V R R R R OE A0 A1 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 2 線線- -4 線線 譯譯碼碼器器 存儲存儲 矩陣矩陣 位線位線 字線字線 輸出控制電路輸出控制電路 M=4 4 地址譯碼器地址譯碼器 D3 D2 D1 D0 +5V R R R R OE A0 A1 A1 A

7、0 Y0 Y1 Y2 Y3 2 線線- -4 線線 譯碼器譯碼器 字線與位線的交點(diǎn)都是一個(gè)字線與位線的交點(diǎn)都是一個(gè) 存儲單元。交點(diǎn)處有二極管存儲單元。交點(diǎn)處有二極管 相當(dāng)存相當(dāng)存1 1，無二極管相當(dāng)存，無二極管相當(dāng)存0 0 當(dāng)當(dāng)OE=1時(shí)輸出為高阻狀態(tài)時(shí)輸出為高阻狀態(tài) 00 01 01 11 1101 1110 1000 1101 地地 址址 A1A0D3D2D1D0 內(nèi)內(nèi) 容容 當(dāng)當(dāng)OE=0時(shí)時(shí) A6 A7 A4 A5 D0 +VD D R R R R Y0 Y1 Y14 Y15 4 線線 | 1 16 6 線線 譯譯 碼碼 器器 1 16 6 線線-1線線數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)選選擇擇器器 A2 A3

8、A0 A1 A2 A3 A0 A1 S2 S3 S0 S1 I0 I1 I14 I15 Y 字線字線 存儲存儲 矩陣矩陣 位線位線 字線與位線的字線與位線的 交點(diǎn)都是一個(gè)交點(diǎn)都是一個(gè) 存儲單元。存儲單元。 交點(diǎn)處有交點(diǎn)處有 MOS管相當(dāng)存管相當(dāng)存 0，無，無MOS管管 相當(dāng)存相當(dāng)存1。 7.1.2 兩維譯碼兩維譯碼 該存儲器的容量該存儲器的容量=? 7.1.3 可編程可編程ROM（256X1位位EPROM） 256個(gè)存儲單元排成個(gè)存儲單元排成16 16的矩陣的矩陣 行譯碼器從行譯碼器從16行中選出要行中選出要 讀的一行讀的一行 列譯碼器再從選中的一行存列譯碼器再從選中的一行存 儲單元中選出要讀

9、的一列的儲單元中選出要讀的一列的 一個(gè)存儲單元。一個(gè)存儲單元。 如選中的存儲單元的如選中的存儲單元的MOS管管 的浮柵注入了電荷，該管截的浮柵注入了電荷，該管截 止，讀得止，讀得1；相反讀得；相反讀得0 7.1.4 集成電路集成電路 ROM D7 D0 PGM 輸輸出出緩緩沖沖器器 Y 選選通通 存存儲儲陣陣列列 CE OE 控控制制邏邏輯輯 Y 譯譯碼碼 X 譯譯碼碼 A16 A0 VPP GND VCC AT27C010 128K 8位位ROM CEOEPGM 工作模式工作模式A16 A0VPPD7 D0 讀讀00XAiX數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 輸出無效輸出無效X1XXX高阻高阻 等待等待1XX

10、AiX高阻高阻 快速編程快速編程010AiVPP數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入 編程校驗(yàn)編程校驗(yàn)001AiVPP數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 7.1.5 ROM的讀操作與時(shí)序圖的讀操作與時(shí)序圖 （2）加入有效的片選信號）加入有效的片選信號CE OE（3）使輸出使能信號）使輸出使能信號 有效，經(jīng)過一定延時(shí)后，有效數(shù)有效，經(jīng)過一定延時(shí)后，有效數(shù) 據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上；據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上； CEOE（4）讓片選信號）讓片選信號 或輸出使能信號或輸出使能信號 無效，經(jīng)過一定延無效，經(jīng)過一定延 時(shí)后數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)，本次讀出結(jié)束。時(shí)后數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)，本次讀出結(jié)束。 （1）欲讀取單元的地址加到存儲器的地址輸入端；）欲讀取單元的地址加到存儲

11、器的地址輸入端； tCE tAA 讀讀出出單單元元的的地地址址有有效效 CE tOE OE D7 D0 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸出出有有效效 tOZ tOH A16 A0 （1） 用于存儲固定的專用程序用于存儲固定的專用程序 （2） 利用利用ROM可實(shí)現(xiàn)查表或碼制變換等功能可實(shí)現(xiàn)查表或碼制變換等功能 查表功能查表功能 查某個(gè)角度的三角函數(shù)查某個(gè)角度的三角函數(shù) 把變量值（角度）作為地址碼，其對應(yīng)的函數(shù)值作把變量值（角度）作為地址碼，其對應(yīng)的函數(shù)值作 為存放在該地址內(nèi)的數(shù)據(jù)，這稱為為存放在該地址內(nèi)的數(shù)據(jù)，這稱為 “造表造表”。使用時(shí)，。使用時(shí)， 根據(jù)輸入的地址根據(jù)輸入的地址(角度角度)，就可在輸出端得到所需的

12、函數(shù)，就可在輸出端得到所需的函數(shù) 值，這就稱為值，這就稱為“查表查表”。 碼制變換碼制變換 把欲變換的編碼作為地址，把最終的把欲變換的編碼作為地址，把最終的 目的編碼作為相應(yīng)存儲單元中的內(nèi)容即可。目的編碼作為相應(yīng)存儲單元中的內(nèi)容即可。 7.1.6 ROM的應(yīng)用舉例的應(yīng)用舉例 C I3 I2 I1 I0 二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼 O3O2O1O0 格雷碼格雷碼 C I3 I2 I1 I0 格雷碼格雷碼 O3O2O1O0 二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼 00 0 0 00 0 0 010 0 0 00 0 0 0 00 0 0 10 0 0 110 0 0 10 0 0 1 00 0 1 00 0 1 110 0 1

13、00 0 1 1 00 0 1 10 0 1 010 0 1 10 0 1 0 00 1 0 00 1 1 010 1 0 00 1 1 1 00 1 0 10 1 1 110 1 0 10 1 1 0 00 1 1 00 1 0 110 1 1 00 1 0 0 00 1 1 10 1 0 010 1 1 10 1 0 1 01 0 0 01 1 0 011 0 0 01 1 1 1 01 0 0 11 1 0 111 0 0 11 1 1 0 01 0 1 01 1 1 111 0 1 01 1 0 0 01 0 1 11 1 1 011 0 1 11 1 0 1 01 1 0 01 0

14、1 011 1 0 01 0 0 0 01 1 0 11 0 1 111 1 0 11 0 0 1 01 1 1 01 0 0 111 1 1 01 0 1 1 01 1 1 11 0 0 011 1 1 11 0 1 0 用用ROM實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼與格雷碼相互轉(zhuǎn)換的電路實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼與格雷碼相互轉(zhuǎn)換的電路 C (A4) I3 I2 I1 I0 (A3A2A1A0) 二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼 O3O2O1O0 (D3D2D1D0) 格雷碼格雷碼 C (A4) I3 I2 I1 I0 (A3A2A1A0) 格雷碼格雷碼 O3O2O1O0 (D3D2D1D0) 二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼 00 0 0 00 0 0 01

15、0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 10 0 0 110 0 0 10 0 0 1 00 0 1 00 0 1 110 0 1 00 0 1 1 00 0 1 10 0 1 010 0 1 10 0 1 0 00 1 0 00 1 1 010 1 0 00 1 1 1 00 1 0 10 1 1 110 1 0 10 1 1 0 00 1 1 00 1 0 110 1 1 00 1 0 0 00 1 1 10 1 0 010 1 1 10 1 0 1 01 0 0 01 1 0 011 0 0 01 1 1 1 01 0 0 11 1 0 111 0 0 11 1 1 0 01 0 1

16、 01 1 1 111 0 1 01 1 0 0 01 0 1 11 1 1 011 0 1 11 1 0 1 01 1 0 01 0 1 011 1 0 01 0 0 0 01 1 0 11 0 1 111 1 0 11 0 0 1 01 1 1 01 0 0 111 1 1 01 0 1 1 01 1 1 11 0 0 011 1 1 11 0 1 0 C=A4I3 I2 I1 I0=A3A2A1A0 O3O2O1O0=D3D2D1D0 A4 A3 A2 A1 C I3 I2 I1 ROM D1 D2 D3 D4 CE OE A0 I0 O3 O2 O1 O0 用用ROM實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼與格雷

17、碼相互轉(zhuǎn)換的電路實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼與格雷碼相互轉(zhuǎn)換的電路 7.2 隨機(jī)存取存儲器（隨機(jī)存取存儲器（RAM） 7.2.1 靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM) 7.2.2 同步靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器（同步靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器（SSRAM） 7.2.4 存儲器容量的擴(kuò)展存儲器容量的擴(kuò)展 7.2.3 動態(tài)隨機(jī)存取存儲器動態(tài)隨機(jī)存取存儲器 I/O 電電路路 I /O0 OE An-1 WE I /Om-1 CE A0 Ai Ai+1 存存儲儲 陣陣 列列 行行 譯譯 碼碼 列列 譯譯 碼碼 7.2.1 靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM) 1 SRAM 的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) CE OE W

18、E =100 高阻高阻 CE OE WE =00X 輸入輸入 CE OE WE =010 輸出輸出 CE OE WE =011 高阻高阻 SRAM 的工作模式的工作模式 工作模式工作模式 CE WE OE I /O0 I /Om -1 保持保持 (微功耗微功耗) 1 X X 高阻高阻 讀讀 0 1 0 數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 寫寫 0 0 X 數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入 輸出無效輸出無效 0 1 1 高阻高阻 T8 T7 VDD VGG T6 T1 T4 T2 T5 T3 Yj (列選擇線列選擇線) Xi (行選擇線行選擇線) 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 線線 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 線線 D D 位位 線線 B 位位 線線 B 存儲存

19、儲 單元單元 1. RAM存儲單元存儲單元 靜態(tài)靜態(tài)SRAM(Static RAM) 雙穩(wěn)態(tài)存儲單元雙穩(wěn)態(tài)存儲單元 電路電路 列存儲單元公用的門列存儲單元公用的門 控制管，與讀寫控制電路相接控制管，與讀寫控制電路相接 Yi 1時(shí)導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通 本單元門控制管本單元門控制管:控控 制觸發(fā)器與位線的制觸發(fā)器與位線的 接通。接通。Xi =1時(shí)導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通 來自列地址譯碼來自列地址譯碼 器的輸出器的輸出 來自行地址譯碼來自行地址譯碼 器的輸出器的輸出 T8 T7 VDD VGG T6 T1 T4 T2 T5 T3 Yj (列列選選擇擇線線) Xi (行行選選擇擇線線) 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 線線 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 線線 D

20、 D 位位 線線 B 位位 線線 B 存存儲儲 單單元元 1. RAM存儲單元存儲單元 靜態(tài)靜態(tài)SRAM(Static RAM) T5、T6導(dǎo)通導(dǎo)通 T7 、T8均導(dǎo)通均導(dǎo)通 Xi =1 Yj =1 觸發(fā)器的輸出與數(shù)據(jù)觸發(fā)器的輸出與數(shù)據(jù) 線接通，該單元通過線接通，該單元通過 數(shù)據(jù)線讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)線讀取數(shù)據(jù)。 觸發(fā)器與位線接通觸發(fā)器與位線接通 A1 A0 輸輸入入 寄寄存存器器 I /O OE WE CE 地地址址 寄寄存存 器器 叢叢發(fā)發(fā)控控 制制邏邏輯輯 D1 D0 Q1 Q0 讀讀寫寫控控制制 邏邏輯輯 A CP ADV 存存儲儲陣陣列列 地地址址譯譯碼碼 輸輸入入驅(qū)驅(qū)動動 輸輸 出出 放

21、放 大大 A1 A0 寫寫地地 址址寄寄 存存器器 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)選選擇擇器器 7.2.2 同步靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器同步靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器（SSRAM） SSRAM是一種高速是一種高速RAM。與。與SRAM不同不同, SSRAM的讀寫的讀寫 操作是在時(shí)鐘脈沖節(jié)拍控制下完成的。操作是在時(shí)鐘脈沖節(jié)拍控制下完成的。 在由在由SSRAM構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由于在時(shí)鐘有效沿構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由于在時(shí)鐘有效沿 到來時(shí)，地址、數(shù)據(jù)、控制等信號被鎖存到到來時(shí)，地址、數(shù)據(jù)、控制等信號被鎖存到SSRAM內(nèi)內(nèi) 部的寄存器中，因此讀寫過程的延時(shí)等待均在時(shí)鐘作用部的寄存器中，因此讀寫過程的延時(shí)等待均在時(shí)鐘作用 下，由下，由S

22、SRAM內(nèi)部控制完成。此時(shí)，系統(tǒng)中的微處理內(nèi)部控制完成。此時(shí)，系統(tǒng)中的微處理 器在讀寫器在讀寫SSRAM的同時(shí)，可以處理其他任務(wù)，從而提的同時(shí)，可以處理其他任務(wù)，從而提 高了整個(gè)系統(tǒng)的工作速度。高了整個(gè)系統(tǒng)的工作速度。 SSRAM的使用特點(diǎn)：的使用特點(diǎn)： 1、動態(tài)存儲單元及基本操作原理、動態(tài)存儲單元及基本操作原理 T 存儲單元存儲單元 寫操作寫操作:X=1 =0 WE T導(dǎo)通，電容器導(dǎo)通，電容器C與位線與位線B連通連通 輸入緩沖器被選輸入緩沖器被選 通，數(shù)據(jù)通，數(shù)據(jù)DI經(jīng)緩沖經(jīng)緩沖 器和位線寫入存器和位線寫入存 儲單元儲單元 如果如果DI為為1，則向，則向 電容器充電，電容器充電，C存存 1;

23、反之電容器放反之電容器放 電電,C存存0 。 - 刷新刷新R 行選線行選線X O D 讀讀/寫寫WE I D 輸出緩沖器輸出緩沖器/ 靈敏放大器靈敏放大器 刷新緩沖器刷新緩沖器 輸入緩沖器輸入緩沖器 位位 線線 B 7.2.3 動態(tài)隨機(jī)存取存儲器動態(tài)隨機(jī)存取存儲器 讀操作讀操作:X=1 =1 WE T導(dǎo)通，電容器導(dǎo)通，電容器C與位線與位線B連通連通 輸出緩沖器輸出緩沖器/靈敏放大器靈敏放大器 被選通，被選通，C中存儲的數(shù)據(jù)中存儲的數(shù)據(jù) 通過位線和緩沖器輸出通過位線和緩沖器輸出 T / 刷新刷新R 行選線行選線X O D WE I D 輸出緩沖器輸出緩沖器/ 靈敏放大器靈敏放大器 刷新緩沖器刷新

24、緩沖器 輸入緩沖器輸入緩沖器 位位 線線 B 每次讀出后，必須及時(shí)每次讀出后，必須及時(shí) 對讀出單元刷新，即此對讀出單元刷新，即此 時(shí)刷新控制時(shí)刷新控制R也為高電平，也為高電平， 則讀出的數(shù)據(jù)又經(jīng)刷新則讀出的數(shù)據(jù)又經(jīng)刷新 緩沖器和位線對電容器緩沖器和位線對電容器C 進(jìn)行刷新。進(jìn)行刷新。 7.2.4 存儲器容量的擴(kuò)展存儲器容量的擴(kuò)展 位擴(kuò)展可以利用芯片的并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)。位擴(kuò)展可以利用芯片的并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)。 CE A11 A0 WE D0 D1 D2 D3 WECEA0 A11 4K4位位 I/O0 I/O1 I/O2 I/O3 D12 D13 D14 D15 CE A0A11 4K4位位 I/O0 I

25、/O1 I/O2 I/O3 WE 1. 字長（位數(shù)）的擴(kuò)展字長（位數(shù)）的擴(kuò)展-用用4KX4位的芯片組成位的芯片組成4KX16位位 的存儲系統(tǒng)。的存儲系統(tǒng)。 7.2.4 RAM存儲容量的擴(kuò)展存儲容量的擴(kuò)展 2. 2. 字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展用用用用8KX8位的芯片組成位的芯片組成32KX8位的存儲系統(tǒng)。位的存儲系統(tǒng)。 RAM1 D D0 0 D D7 7 A A0 0 A A1 12 2 CE1 芯片數(shù)芯片數(shù)=4=4 RAM1 D D0 0 D D7 7 A A0 0 A A12 12 CE1 RAM1 D D0 0 D D7 7 A A0 0 A A12 12 CE1 RAM1 D D0 0 D

26、 D7 7 A A0 0 A A12 12 CE1 系統(tǒng)地址線數(shù)系統(tǒng)地址線數(shù)=15=15 系統(tǒng)系統(tǒng):A0 A14 A13 A14? 2000H 2001H 2002H 3FFFH 4000H 4001H 4002H 5FFFH 6000H 6001H 6002H 7FFFH 0000H 0001H 0002H 1FFFH 芯片芯片:A0 A12 32K8位存儲器系統(tǒng)的地址分配表位存儲器系統(tǒng)的地址分配表 各各 RAM 芯片芯片 譯碼器譯碼器 有效輸有效輸 出端出端 擴(kuò)展的地?cái)U(kuò)展的地 址輸入端址輸入端 A14 A13 8K8位位RAM芯片地址輸入端芯片地址輸入端 A12 A11 A10 A9 A8

27、 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 對應(yīng)的十對應(yīng)的十 六進(jìn)制地六進(jìn)制地 址碼址碼 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H 0001H 0002H 1FFFH 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2000H 2001H

28、2002H 3FFFH 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4000H 4001H 4002H 5FFFH Y0 Y1 Y2 Y3 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6000H 6001H 6002H 7FFFH A12 A0 C E W

29、 E D7 D0 8K 8 位位 （ ） 8K 8 位位 （ ） 8K 8 位位 （ ） 8K 8 位位 （ ） D7 D0 A12 A0 W E A1 A0 A14 A13 EN Y0 Y1 Y2 Y3 13 13 13 13 13 8 8 8 8 8 74139 A12 A0 C E W E D7 D0 A12 A0 C E W E D7 D0 A12 A0 C E W E D7 D0 字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展可以利用外加譯碼器控制存儲器芯片的片選輸入字?jǐn)?shù)的擴(kuò)展可以利用外加譯碼器控制存儲器芯片的片選輸入 端來實(shí)現(xiàn)。端來實(shí)現(xiàn)。 7.3 復(fù)雜可編程邏輯器件復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD) （自學(xué)）（自學(xué)） 7

30、.3.1 CPLD的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 7.3.2 CPLD編程簡介編程簡介 7.3 復(fù)雜可編程邏輯器件復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD) 與與PAL、GAL相比，相比，CPLD的集成度更高，有更多的的集成度更高，有更多的 輸入端、乘積項(xiàng)和更多的宏單元；輸入端、乘積項(xiàng)和更多的宏單元； 每個(gè)塊之間可以使用可編程內(nèi)部連線每個(gè)塊之間可以使用可編程內(nèi)部連線(或者稱為可編程或者稱為可編程 的開關(guān)矩陣的開關(guān)矩陣)實(shí)現(xiàn)相互連接。實(shí)現(xiàn)相互連接。 CPLD器件內(nèi)部含有多個(gè)邏輯塊，每個(gè)邏輯塊都相當(dāng)于器件內(nèi)部含有多個(gè)邏輯塊，每個(gè)邏輯塊都相當(dāng)于 一個(gè)一個(gè)GAL器件器件; 邏輯塊 邏輯塊 邏輯塊 邏輯塊 邏輯塊 邏輯塊 邏輯塊 邏

31、輯塊 7.3.1 CPLD的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 可 編 程 內(nèi) 部 連 線 矩 陣 I/O I/O 更多乘積項(xiàng)、更多宏單元、更多的輸入信號。更多乘積項(xiàng)、更多宏單元、更多的輸入信號。 通用的通用的CPLD器件邏輯塊的結(jié)構(gòu)器件邏輯塊的結(jié)構(gòu) 內(nèi)部 可編 程連 線區(qū) n 宏單元 1 宏單元 2 宏單元 3 可編 程乘 積項(xiàng) 陣列 乘積 項(xiàng)分 配 宏單元 m 內(nèi)部 可編 程連 線區(qū) m m I/O 塊 Xilnx XG500: 90個(gè)個(gè)36變量的乘積項(xiàng)變量的乘積項(xiàng),宏單元宏單元36個(gè)個(gè) Altera MAX7000:80個(gè)個(gè)36變量的乘積項(xiàng)變量的乘積項(xiàng),宏單元宏單元16個(gè)個(gè) 到上一個(gè)宏單元到上一個(gè)宏單元 來自上

32、一個(gè)宏單元來自上一個(gè)宏單元 乘積項(xiàng)分配電路乘積項(xiàng)分配電路 G G3 3 S S8 8 G G2 2 G G1 1 S S6 6 S S7 7 乘積乘積 項(xiàng)置項(xiàng)置 位位 全局復(fù)位全局復(fù)位 M M2 2 S S1 1 S S2 2 S S3 3 S S4 4 S S5 5 1 1 0 0 M M1 1 M M4 4 G G5 5 G G4 4 全局時(shí)鐘全局時(shí)鐘 3 3 S S R R D/TD/T C CLKLK FFFF M M5 5 全局置位全局置位 乘積項(xiàng)乘積項(xiàng) 復(fù)位復(fù)位 乘積項(xiàng)輸出使能乘積項(xiàng)輸出使能 OEOE M M3 3 到內(nèi)部可編到內(nèi)部可編 程連線區(qū)程連線區(qū) PTOE PTOE 到下一

33、個(gè)宏單元到下一個(gè)宏單元 來自下一個(gè)宏單元來自下一個(gè)宏單元 到到 I/OI/O 單元單元 OUTOUT 到到 I/OI/O 單元單元 3 3 XG500系列乘積項(xiàng)分配和宏單元系列乘積項(xiàng)分配和宏單元 可編程可編程 數(shù)據(jù)分配數(shù)據(jù)分配 器器 可編程數(shù)據(jù)可編程數(shù)據(jù) 選擇器選擇器 宏輸出宏輸出 可編程內(nèi)部連線可編程內(nèi)部連線 可編程內(nèi)部連線的作用是實(shí)現(xiàn)邏輯塊與邏輯塊之間、邏輯塊與可編程內(nèi)部連線的作用是實(shí)現(xiàn)邏輯塊與邏輯塊之間、邏輯塊與 I/O塊之間以及全局信號到邏輯塊和塊之間以及全局信號到邏輯塊和I/O塊之間的連接。塊之間的連接。 連線區(qū)的可編程連接一般由連線區(qū)的可編程連接一般由 E2CMOS管實(shí)現(xiàn)。管實(shí)現(xiàn)。

34、 可編程連接原理圖可編程連接原理圖 內(nèi)部連線內(nèi)部連線 宏單元或宏單元或 I/O 連線 連線 E2CMOS 管 管 T 當(dāng)當(dāng)E2CMOS管被編程為導(dǎo)通時(shí)，管被編程為導(dǎo)通時(shí)， 縱線和橫線連通；未被編程為截縱線和橫線連通；未被編程為截 止時(shí)，兩線則不通止時(shí)，兩線則不通。 I/O單元是單元是CPLD外部封裝引腳和內(nèi)部邏輯間的接口。每個(gè)外部封裝引腳和內(nèi)部邏輯間的接口。每個(gè) I/O單元對應(yīng)一個(gè)封裝引腳，對單元對應(yīng)一個(gè)封裝引腳，對I/O單元編程，可將引腳定單元編程，可將引腳定 義為輸入、輸出和雙向功能。義為輸入、輸出和雙向功能。 I/O單元單元 到其他到其他 I/O 單單 元元 輸入緩沖輸入緩沖 輸出緩沖驅(qū)

35、輸出緩沖驅(qū) 動動 VCCIN T D1 D2 VCCIO I/O 1 0 M 到到 內(nèi)內(nèi) 部部 可可 編編 程程 連連 線線 區(qū)區(qū) OUT PTO E 來來 自自 宏宏 單單 元元 全全 局局 輸輸 出出 使使 能能 可編程可編程 接地接地 可編程可編程 上拉上拉 擺率擺率 控制控制 到其他到其他 I/O 單元單元 r r r O E 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器 提供提供OE號。號。 OE=1, I/O引引 腳為輸出腳為輸出 7.3.2 CPLD編程簡介編程簡介 編程過程（編程過程（Download或或Configure）：將編程數(shù)據(jù)寫入這些）：將編程數(shù)據(jù)寫入這些 單元的過程。單元的過程。 用戶在開

36、用戶在開 發(fā)軟件中發(fā)軟件中 輸入設(shè)計(jì)輸入設(shè)計(jì) 及要求。及要求。 檢查、分析檢查、分析 和優(yōu)化。完和優(yōu)化。完 成對電路的成對電路的 劃分、布局劃分、布局 和布線和布線 編程的實(shí)現(xiàn)：由可編程器件的開發(fā)軟件自動生成的。編程的實(shí)現(xiàn)：由可編程器件的開發(fā)軟件自動生成的。 生成生成 編程編程 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 文件文件 寫入寫入 CPLD 計(jì)算機(jī)根據(jù)用戶編寫的源程序運(yùn)行開發(fā)系統(tǒng)軟件，產(chǎn)生相應(yīng)的計(jì)算機(jī)根據(jù)用戶編寫的源程序運(yùn)行開發(fā)系統(tǒng)軟件，產(chǎn)生相應(yīng)的 編程數(shù)據(jù)和編程命令，通過五線編程電纜接口與編程數(shù)據(jù)和編程命令，通過五線編程電纜接口與CPLD連接連接。 將電纜接到計(jì)算機(jī)的并行口，將電纜接到計(jì)算機(jī)的并行口， 通過編程軟件

37、發(fā)出編程命令，將編通過編程軟件發(fā)出編程命令，將編 程數(shù)據(jù)文件（程數(shù)據(jù)文件（* *JEDJED）中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換）中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 成串行數(shù)據(jù)送入芯片。成串行數(shù)據(jù)送入芯片。 編程條件編程條件 （1）專用編程電纜；（）專用編程電纜；（2）微機(jī)；（）微機(jī)；（2）CPLD編程軟件。編程軟件。 將多個(gè)將多個(gè)CPLD器件以串行的方式連接起來，一次完成多個(gè)器件器件以串行的方式連接起來，一次完成多個(gè)器件 的編程。這種連接方式稱為菊花鏈連接。的編程。這種連接方式稱為菊花鏈連接。 TDO TDI TM S TCK EPM7032S SDI1 SDI2 SDI3 SDOSDOSDO U1 U2 U3 EPM7032S EPM7032S 多個(gè)多個(gè)CPLD器件串行編程器件串行編程 課后作業(yè)課后作業(yè) T6.1 ROM 256ROM 2568 8的存儲器有多少根地址線、的存儲器有多少根地址線、 字線、位線？字線、位線？ T6.2存儲器存儲器ROMROM進(jìn)行位擴(kuò)展、字?jǐn)U展時(shí)如進(jìn)行位擴(kuò)展、字?jǐn)U展時(shí)如 連接？連接？ T6.3 擴(kuò)展成擴(kuò)展成102410248RAM8RAM需要多少塊需要多少塊 2562564RAM4RAM？怎樣連接？怎樣連接？ 課后作業(yè)課后作業(yè) T 6.86.8 將容量為將